מיקרו סינון (MF)
מיקרו סינון יכול ליירט חלקיקים בין {{0}}.1 ל-1 מיקרון. קרום המיקרופילטרציה מאפשר מעבר לחומר אורגני מולקולרי גדול ומוצקים מסיסים (מלחים אנאורגניים), אך יכול לחסום את חדירתם של חומר מרחף, חיידקים, כמה וירוסים וקולואידים בקנה מידה גדול. הפרש לחץ ההפעלה (כוח מניע אפקטיבי) משני צידי ממברנת המיקרו-פילטרציה הוא בדרך כלל 0.7 בר.
סינון אולטרה (UF)
סינון אולטרה יכול ליירט חלקיקים ולכלוכים בין {{0}}.002 ו-0.1 מיקרון. קרום האולטרה-פילטרציה מאפשר למולקולות קטנות ומוצקים מסיסים (מלחים אנאורגניים) לעבור, אך יחסום ביעילות קולואידים, חלבונים, מיקרואורגניזמים וחומרים אורגניים מקרו-מולקולריים. המשקל המולקולרי המשמש לאפיון ממברנת האולטרה-פילטרציה הוא בדרך כלל בין 1,000 ל-100,000. לחץ הפעולה משני צידי ממברנת האולטרה סינון הוא בדרך כלל 0.2 עד 7 בר.
ננופילטרציה (NF)
ננופילטרציה היא סוג מיוחד של קרום הפרדה. זה נקרא בגלל שהוא יכול לשמור חומרים של בערך ננומטר אחד (0.001 מיקרון). טווח הפעולה של ננו-סינון הוא בין סינון אולטרה לאוסמוזה הפוכה. הוא שומר על חומר אורגני במשקל מולקולרי של כ-200~400, ויכולתו לשמור מלחים מסיסים היא בין 20~98%. קצב ההסרה של תמיסת מלח אניון חד ערכי נמוך מזה של תמיסת מלח אניון בעל ערכיות גבוהה. לדוגמה, שיעור ההסרה של נתרן כלורי וסידן כלורי הוא 20 ~ 80%, בעוד ששיעור ההסרה של מגנזיום גופרתי ונתרן גופרתי הוא 90 ~ 98%. ממברנות ננופילטרציה משמשות בדרך כלל להסרת חומרים אורגניים וצבע ממי פני השטח, הסרת קשיות ורדיום רדיואקטיבי ממי באר, הסרה חלקית של מלחים מסיסים, ריכוז מזון והפרדת חומרים שימושיים בתרופות. לחץ הפעולה של ממברנות ננו-פילטרציה הוא בדרך כלל 3.5 ~ 16 בר.
אוסמוזה הפוכה (RO)
אוסמוזה הפוכה היא טכנולוגיית הפרדת הנוזלים הממברנה המתוחכמת ביותר. זה יכול לחסום כמעט את כל המלחים המסיסים והחומר האורגני עם משקל מולקולרי גדול מ-100, אבל מאפשר למולקולות מים לעבור דרכן. שיעור ההתפלה של קרום אוסמוזה הפוכה תאית אצטט הוא בדרך כלל גדול מ-95%, ושיעור ההתפלה של קרום אוסמוזה הפוכה הוא בדרך כלל גדול מ-98%. הם נמצאים בשימוש נרחב בהתפלת מי ים ומים מליחים, מי הזנת דוודים, מים טהורים תעשייתיים והכנת מים טהורים בדרגה אלקטרונית, ייצור מים טהורים לשתייה, טיפול בשפכים ותהליכי הפרדה מיוחדים. שימוש באוסמוזה הפוכה לפני חילופי יונים יכול להפחית מאוד את עלויות התפעול והזרמת שפכים. לחץ הפעולה של ממברנת האוסמוזה ההפוכה הוא בדרך כלל גדול מ-5 בר כאשר מי הכניסה הם מים מליחים, ובדרך כלל הוא פחות מ-84 בר כאשר מי הכניסה הם מי ים.
מבוא לטכנולוגיית Ultrafiltration
אולטרה סינון היא טכנולוגיית הפרדת ממברנות המונעת על ידי לחץ. הסינון מונע על ידי הפרש הלחצים משני צידי הממברנה והוא תהליך הפרדת תמיסה המבוסס על עקרון הסינון המכני. בטווח ההפרדה בין אוסמוזה הפוכה למיקרו-פילטרציה, אולטרה-פילטרציה היא בין ננו-פילטרציה (NF) למיקרו-פילטרציה (MF). פתח הניפוי הוא בדרך כלל בין 2~100nm, ולחץ הפעולה הוא בדרך כלל 0.01~0.3 MPa. בשנת 1896, מרטין ייצר את קרום סינון האולטרה-סינון המלאכותי הראשון. בשנות ה-60 הוצע המושג משקל מולקולרי, שסימן את תחילתה של סינון האולטרה המודרני. שנות ה-70 וה-80 היו תקופה של התפתחות מהירה, והיא החלה להבשיל לאחר שנות ה-90.
אולטרה סינון משתמש בממברנה נקבובית למחצה א-סימטרית, כלומר קרום אולטרה סינון, כמדיום סינון ליירט מומסים מקרומולקולריים שונים, חלקיקים ותרחיפים קולואידים בתמיסה כדי להשיג את מטרת ההפרדה והטיהור. סינון אולטרה יכול להסיר ביעילות חלקיקים, קולואידים, חיידקים, מקורות חום וחומרים אורגניים במים. הוא מתאים לתהליכי ייצור שונים למטרות הפרדה, ריכוז וטיהור. הוא נמצא בשימוש נרחב בהפרדה, זיקוק וריכוז של חומרים נוזליים בתעשיות הביו-הנדסה, הנדסת תרופות, כימיקלים עדינים ותעשיות אחרות. בגלל תהליך השימוש הפשוט שלו, ללא חימום ויעילות גבוהה, הוא בטוח ויעיל יותר משיטות ריכוז ואקום מסורתיות, דיאליזה, ייבוש בהקפאה, הפרדה צנטריפוגלית ושיטות אחרות.
ב-30 השנים האחרונות, התפתחות טכנולוגיית האולטרה-פילטרציה הייתה מהירה ביותר. יש לו לא רק תפקיד ייחודי בהפרדת פתרונות מיוחדים, אלא גם שימש יותר ויותר באספקת מים תעשייתית. לדוגמה, בהכנת התפלת מי ים, מים מוחזרים, מים טהורים ומים ברמת טוהר גבוהה, ניתן להשתמש בסינון אולטרה כציוד לטיפול מקדים כדי להבטיח פעולה בטוחה ויציבה לטווח ארוך של ציוד עוקב כמו אוסמוזה הפוכה.
בהשוואה לטכנולוגיות סינון ומיקרו סינון מסורתיות, היתרונות של סינון אולטרה ברורים. גודל נקבוביות ההקרנה שלו קטן, והוא יכול כמעט ליירט את כל החיידקים, מקורות החום, הנגיפים, החלקיקים הקולואידים, החלבונים והחומר האורגני המקרומולקולרי שבתמיסה; כל התהליך מתבצע במצב דינמי, ולא נוצרת עוגת סינון, כך שהחומרים שאינם יכולים לעבור דרך פני הממברנה הם רק הצטברות מוגבלת, וקצב הסינון יכול להגיע לערך שיווי משקל מסוים במצב יציב ללא רציפות הנחתה. ההפרדה של מומסים מקרו-מולקולריים על ידי ממברנות אולטרה-פילטרציה תלויה בעיקר בגודל הנקבוביות של הממברנה, כלומר בהשפעות הספיחה, הדחייה, החסימה וההקרנה של הממברנה על מומסים מקרו-מולקולריים. האם הפרדה יעילה תלויה לא רק בגודל הנקבוביות של הממברנה ובגודל, צורה וקשיחות וגמישות של החלקיקים המומסים, אלא גם בתכונות הכימיות של התמיסה (ערך pH, תכונות חשמליות), הרכב (האם קיימים חלקיקים אחרים), והמבנה, התכונות החשמליות והתכונות הכימיות (הידרופוביות, הידרופיליות וכו') של פני השכבה הצפופה של הממברנה.